包含超极化的¹³C-乳酸盐的成像介质及其用途的利记博彩app

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包含超极化的13C-乳酸盐的成像介质及其用途本发明涉及使用包含超极化的13C-乳酸盐的成像介质的13C-MR检测方法，以及涉 及用于所述方法中的包含超极化的13C1-乳酸盐的成像介质。磁共振(MR)成像(MRI)是对医生变得特别有吸引力的技术，因为能够以非侵入方 式且不将患者和医护人员暴露于可能有害的辐射(例如X射线)中就能得到患者身体或其 部分的图像。由于其高质量的图像和良好的时空分辨率，MRI是用于软组织和器官成像的 有利成像技术。MRI可以在使用或不使用MR造影剂的情况下进行。然而，对比度提高的MRI通常 能检测到小得多的组织变化，这使其成为用于检测早期组织变化(例如小肿瘤或转移瘤) 的强有力的工具。 在MRI中已经使用了几种造影剂。水溶性的顺磁性金属螯合物(例如钆螯合物， 例如0mniSCanTM(GE Healthcare)是广泛使用的MR造影剂。由于其低分子量，在将其送入 脉管系统中时，其迅速分布到细胞外空间(即血液和间质组织)中。其也相对快速地从体 内清除。另一方面，血库MR造影剂，例如超顺磁性铁氧化物颗粒，长期保留在脉管系统中。 其被证明在提高肝脏中的对比度以及检测毛细管渗透性异常(例如作为瘤血管生成的结 果在肿瘤中的“漏”毛细管壁)中是非常有用的。W0-A-99/35508公开了使用高T1试剂的超极化溶液作为MRI造影剂的患者MR研 究方法。该术语“超极化”表示提高高T1试剂中存在的NMR活性核(即具有非零核自旋的 核，优选13C-或15N-核)的核极化。一旦提高了 NMR活性核的核极化，这些核的激发核自旋 态和基态核自旋态之间的数量差就显著提高，由此将MR信号强度放大数百及更多倍。当使 用超极化13C-和/或15N-富集的高T1试剂时，将基本没有背景信号的干扰，因为13C和/或 15N的自然丰度是可以忽略的，因此图像的对比度将有利地高。常规MRI显影剂和这些超极 化高T1试剂之间的主要区别在于前者的对比度改变是由影响体内水质子的弛豫时间而造 成的，而后一种试剂可以认为是非放射性示踪剂，因为获得的信号仅由该试剂产生。W0-A-99/35508中公开了多种可以用作MR成像剂的高T1试剂，包括非内源性化合 物和内源性化合物。作为后者的实例，提及在正常代谢循环中的中间产物，其据称对于为代 谢活动成像是优选的。通过对代谢活动进行体内成像，可以获得组织代谢状态的信息，所述 信息例如可以用于分辨健康组织和病态组织。例如丙酮酸盐是在柠檬酸循环中扮演重要角色的化合物，超极化13C-丙酮酸盐到 其代谢物超极化13C-乳酸盐、超极化13C-碳酸氢盐和超极化13C-丙氨酸的转化能够用于对 人体内的代谢过程进行体内MR研究。超极化13C-丙酮酸盐例如可以用作用于体内肿瘤成 像的MR成像剂，如W0-A-2006/011810中详细描述的那样，以及用于通过MR成像评估心肌 组织的成活力，如W0-A-2006/054903中详细描述的那样。超极化的13C-丙酮酸盐到其代谢物超极化的13C-乳酸盐、超极化的13C-碳酸氢盐 和超极化的13C-丙氨酸的代谢转化能够用于对人体内的代谢过程进行体内MR研究，因为这 种转化已经发现足够快速以可以从母体化合物(即超极化的13C1-丙酮酸盐)及其代谢产物中检测到信号。丙氨酸、碳酸氢盐和乳酸盐的量取决于研究的组织的代谢状态。超极化的 13C-乳酸盐、超极化的13C-碳酸氢盐和超极化的13C-丙氨酸的MR信号强度与在检测时间时 这些化合物的量和保留的极化程度有关，由此通过监控超极化的13C-丙酮酸盐到超极化的 13C-乳酸盐、超极化的13C-碳酸氢盐和超极化的13C-丙氨酸的转化，可以通过使用非侵入式 MR成像或MR光谱学研究人或非人动物体的体内代谢过程由不同丙酮酸盐代谢物产生的MR信号幅度根据组织类型改变。由丙氨酸、乳酸 盐、碳酸氢盐和丙酮酸盐形成的独特代谢峰图案能够用作检测组织的代谢状态的指纹。然而，适用作体内成像剂的超极化的13C-丙酮酸盐的制备并不是没有挑战的。超 极化的13C-丙酮酸盐优选是由13C-丙酮酸或13C-丙酮酸盐的动态核极化(DNP)得到的，如 W0-A1-2006/011809中详细描述的那样，通过引用将其结合进来。13C-丙酮酸的使用简化了该极化过程，因为在冷冻/冷却时其不会结晶(结晶导 致低动态核极化或根本不极化)。因此，不需要溶剂和/或成玻璃材料以制备用于DNP过程 的组合物，因此能够使用高浓度的13C-丙酮酸样品。然而，由于其低pH值，需要使用在强丙 酮酸中是稳定的的DNP试剂。此外，在极化成超极化13C-丙酮酸盐之后，需要强碱溶解和转 化该固态超极化13C-丙酮酸。强丙酮酸和强碱都需要精心选择该化合物接触的材料(例如 溶解介质储存器、管道等)。可替代地，在DNP方法中可以使用13C-丙酮酸盐。不幸的是，13C-丙酮酸钠一旦冷 冻/冷却就会结晶，这使得必须添加成玻璃材料。如果该超极化13C-丙酮酸盐打算作为体 内成像剂使用，那么在包含该丙酮酸盐和成玻璃材料的组合物中的丙酮酸盐浓度是不利地 低的。此外，对于体内使用而言，成玻璃材料也将去除。因此，可以用于DNP的优选的盐是包含选自由NH4+、K+、Rb+、Cs+、Ca2+、Sr2+和Ba2+ 构成的组(优选NH4+、K+、Rb+或Cs+，更优选K+、Rb+、Cs+,最优选Cs+)的无机阳离子的那些 13C-丙酮酸盐，如W0-A-2007/111515中详细描述的那样。这些盐中的大多数都是在市场上 无法获得的，需要分别合成。此外，如果将该超极化13C-丙酮酸盐用于体内MR成像，优选 用具有极好生理耐受性的阳离子(例如Na+)或甲葡胺来交换选自由NH4+、K+、Rb+、CS+、Ca2+、 Sr2+和Ba2+构成的组的无机阳离子。因此，在将固态超极化13C-丙酮酸盐液化之后需要另 外的步骤，在其中极化度降低。其他优选的盐是有机胺或氨基化合物的13C-丙酮酸盐，优选TRIS-13C1-丙酮酸盐 或甲葡胺-13C1-丙酮酸盐，如W0-A-2007/069909中详细描述的那样。再次，这些盐需要单 独合成。我们现在发现超极化13C-乳酸盐可以代替超极化13C-丙酮酸盐用作MR成像和/ 或MR光谱学中的成像剂。13C-乳酸钠是可以在市场上获得的化合物，其可以直接用于DNP，因为一旦冷却/ 冷冻其不会结晶。因为这样消除了对样品中成玻璃材料和/或高含量溶剂的需要，所以能 够制备高浓度的样品并用于DNP工艺中。此外，13C-乳酸钠样品是pH中性的，因此能够使 用各种DNP试剂。乳酸盐是内源性化合物，其在人血中的浓度相当高(1 3mM)，局部浓度 为IOmM或更高。因此，乳酸盐是耐受性非常好的，使用超极化13C-乳酸盐作为成像剂从安 全角度来讲是有利的。因此，在第一方面，本发明提供了使用包含超极化13C-乳酸盐的成像介质的13C-MR检测方法术语“ 13C-MR检测，，表示13C-MR成像、或13C-MR光谱学、或13C-MR成像和13C-MR光 谱学的组合，即13C-MR光谱成像。该术语进一步表示在多个时间点的13C-MR光谱成像。术语“成像介质”表示包含超极化13C-乳酸盐作为MR活化剂(即成像剂)的液体 组合物。依照本发明的成像介质可以用作13C-MR检测方法中的成像介质。本发明的方法中所用的成像介质可以用作用于体内(即在有生命的人或非人动 物体内)13C-MR检测的成像介质。此外，本发明的方法中所用的成像介质可以用作用于体外 (例如在细胞培养、身体样品(例如尿、唾液或血)、活体外组织(例如获自活组织检查或隔 离器官的体外组织))13C-MR检测的成像介质。术语“乳酸盐”和“乳酸”，除非另外指出，表示L-异构体(L-乳酸盐、L-乳酸)、 D-异构体(D-乳酸盐、D-乳酸)、和L-和D-异构体的混合物(D/L-乳酸盐和D/L-乳酸)， 例如D-和L-异构体的外消旋混合物。用不同的酶(即分别为D-和L-乳酸盐脱氢酶)将 D-和L-乳酸盐转化为丙酮酸盐；然而，对于这两种异构体，生成的代谢物是丙酮酸盐、乳酸 盐、丙氨酸和碳酸氢盐，因此两种异构体都能够用于本发明的方法中。依照本发明的成像介质因此可以包括超极化13C-L-乳酸盐或超极化13C-D-乳酸盐 或其混合物，例如超极化13CHVL-乳酸盐的外消旋混合物。在优选实施方案中，依照本发明 的成像介质包括超极化13C-L-乳酸盐或超极化13C-L-乳酸盐与超极化13C-D-乳酸盐的混 合物，更优选是外消旋混合物。在最优选的实施方案中，依照本发明的成像介质包括超极化 13C-L-乳酸盐。术语"13C-乳酸盐”表示13C-乳酸的盐，其是13C同位素富集的，即其中13C同位素 的含量大于其自然丰度。除非另外指出，术语"13C-乳酸盐”和“13c-乳酸”表示在分子中存 在的3个碳原子的任意处(即在Cl-位置和/或C2-位置和/或C3-位置)13C富集的化合 物。本发明的方法中所用的超极化的13C-乳酸盐的同位素富集率优选为至少75%，更 优选至少80 %，尤其优选至少90 %，最优选超过90 %的同位素富集率。理想地，该富集率为 100%。本发明的方法中所用的13C-乳酸盐可以在Cl-位置(下面称作13C1-乳酸盐)、在 C2-位置(下面称作13C2-乳酸盐)、在C3-位置(下面称作13C3-乳酸盐)、在Cl-和C2-位置 (下面称作13Cli2-乳酸盐)、在Cl-和C3-位置(下面称作13Cli3-乳酸盐)、在C2-和C3-位 置(下面称作13C2,3_乳酸盐)、或在C1-、C2-和C3-位置(下面称作13Cu3-乳酸盐)处同 位素富集。在Cl-位置的同位素富集是最优选的，因为13C1-乳酸盐在人全血中在37°C具有 比在其他C-位置同位素富集的13C-乳酸盐更高的(即更长的)T1弛豫。在优选实施方案中，依照本发明的成像介质包含超极化13C-乳酸钠，更优选 13C1-乳酸钠。术语“超极化”和“极化”在下面可互换使用，表示过量0. 1%，更优选过量1%，最 优选过量10%的核极化水平。极化水平例如可以通过由在固体超极化的13C-乳酸盐(例如由13C-乳酸盐的动态 核极化(DNP)得到的固体超极化的13C-乳酸盐)的固态13C-NMR测试而测定。该固态13C-NMR 测量优选由使用低倾倒角(flipangle)的简单的脉冲探测NMR程序构成。将NMR光谱中的 超极化13C-乳酸盐的信号强度与在极化过程之前得到的NMR光谱中的13C-乳酸盐的信号强度进行比较。然后由极化前后的信号强度之比计算极化水平以类似的方式，可以通过液态NMR测量测定溶解的超极化的13C-乳酸盐的极化水 平。再次，将该溶解的超极化的13C-乳酸盐的信号强度与极化前该溶解的13C-乳酸盐的信 号强度进行比较。然后由极化前后13C-乳酸盐的信号强度之比计算极化水平。可以通过不同方法实现NMR活性13C-核的超极化，其例如描述于W0-A-98/30918、 W0-A-99/24080和W0-A-99/35508中，通过引用将其全部结合进来，本领域中已知的超极化 方法是由惰性气体的极化转移、“强力”、旋转冷冻、仲氢方法和动态核极化(DNP)。 为得到超极化13C-乳酸盐，优选直接极化13C-乳酸盐。也可以极化13C-乳酸，然而 需要通过例如用碱中和将该极化的13C-乳酸转化为极化的13C-乳酸盐。13C-乳酸盐是市场 上可获得的，例如13C-乳酸钠。13C-乳酸在市场上也可以获得；其也能够通过将市场上可获 得的13C-乳酸盐(例如市场上可获得的13C-乳酸钠)质子化而得到。获得超极化的13C-乳酸盐的一种方法是来自超极化惰性气体的极化转移，如 W0-A-98/30918中所述的那样。具有非零核自旋的惰性气体可以通过使用圆形极化光而超 极化。超极化的惰性气体(优选He或Xe)或这些气体的混合物可以用于实现13C-核的超 极化。该超极化的气体可以是气相，其可以溶解在液体/溶剂中，或者该超极化的气体本身 可以用作溶剂。可替代地，该气体可以凝结在冷却的固体表面上，且以这种形式使用，或使 其升华。优选将该超极化的气体与13C-乳酸盐或13C-乳酸密切混合。获得超极化的13C-乳酸盐的另一种方法是通过在非常低的温度和高强度场下的 热力学平衡对13C-核进行极化。与NMR光谱仪的操作场和温度相比，超极化是通过使用非 常高强度的场和非常低的温度(强力)实现的。所用的磁场强度应当尽可能高，适宜地高于 1T，优选高于5T，更优选15T或更高，特别优选20T或更高。该温度应当非常低，例如4. 2K 或更低，优选1. 5K或更低，更优选1. OK或更低，特别优选IOOmK或更低。获得超极化的13C-乳酸盐的另一种方法是旋转冷冻(spinrefrigeration)方法。 该方法覆盖了通过旋转冷冻极化对固体化合物或系统的旋转极化。该系统掺杂有或均勻混 合有适合的晶体顺磁性材料，例如附2+、具有3阶或更高阶对称轴的镧系元素或锕系元素离 子。该仪器比DNP所需的更简单，不需要均勻的磁场，因为不施加共振激发场。该方法是通 过绕垂直于磁场方向的轴物理转动该样品而进行。该方法的先决条件是该顺磁性物种具有 高度各向异性的g因子。作为样品旋转的结果，将电子顺磁性共振与核自旋接触，导致核自 旋温度的降低。进行样品旋转直至该核自旋极化达到新的平衡。在优选实施方案中，使用DNP (动态核极化)获得极化的13C-乳酸盐。在DNP中， 待极化的化合物中的MR活性核的极化是由极化试剂或所谓的DNP试剂(包含不成对电子 的化合物)实现的。在DNP方法过程中，提供能量，通常是微波辐射的形式，其初始激发该 DNP试剂。一旦衰减到基态，就会发生从该DNP试剂的不成对电子到所述待极化化合物的 NMR活性核(例如到13C-乳酸盐中的13C-核)的极化转移。通常，DNP方法中使用中等或高 强度的磁场和非常低的温度，例如通过在液氦和约IT或更高的磁场强度中进行DNP方法。 可替代地，可以使用于其中实现充分极化增强的适当磁场和任何温度。该DNP技术例如进 一步描述于W0-A-98/58272和W0-A-01/96895中，两者都通过引用包括在此处。为了用DNP方法极化化学实体(即化合物)，制备包括所述待极化的化合物和DNP 试剂的组合物，然后将其冷冻并插入DNP极化器中极化。在极化之后，通过使其熔化或通过将其溶解在适合的溶解介质中，将该冷冻的固体超极化组合物快速转变成液态。优选溶解， 在TO-A-02/37132中详细描述了冷冻超极化组合物的溶解过程和为此适合的装置。例如在 W0-A-02/36005中描述了熔化方法和适用于熔化的装置为了在待极化的化合物中达到高极化水平，在DNP方法过程中必须将所述化合物 和DNP试剂紧密接触。如果该组合物一旦冷冻或冷却就会结晶，那么情况就不是这样了。为 了避免结晶，在该组合物中或者必须存在成玻璃材料，或者必须选择用于极化的化合物一 旦冷冻不会结晶而是形成玻璃。特别优选13C-乳酸钠，因为包含13C-乳酸钠的组合物一旦 冷冻/冷却不会结晶。在一种实施方案中，使用13C-乳酸(优选13C1-乳酸)作为为通过DNP方法得到超 极化13C-乳酸盐的原料。所述13C-乳酸可以是13C-L-乳酸、13C-D-乳酸或其混合物，例如 13C-D/L-乳酸的外消旋混合物。在优选实施方案中，所述13C-乳酸是13C-L-乳酸或13C-L-乳 酸和13C-D-乳酸的混合物，更优选是外消旋混合物。在最优选的实施方案中，所述13C-乳酸 是13C-L-乳酸。在优选实施方案中，使用13C-乳酸盐(优选13C1-乳酸盐)作为为通过DNP方法 得到超极化的13C-乳酸盐的原料。所述13C-乳酸盐可以是13C-L-乳酸盐、13C-D-乳酸盐或 其混合物，例如13C-D/L-乳酸盐的外消旋混合物。在优选实施方案中，所述13C-乳酸盐是 13C-L-乳酸盐或13C-L-乳酸盐和13C-D-乳酸盐的混合物，更优选是外消旋混合物。在最优 选的实施方案中，所述13C-乳酸盐是13C-L-乳酸盐。适合的13C-乳酸盐是13C-乳酸钠和包 含选自由NH4+、K+、Rb+、Cs+、Ca2+、Sr2+和Ba2+构成的组的无机阳离子的13C-乳酸盐。后一类 盐详细描述于W0-A-2007/111515中，通过引用将其结合进来。可替代地，有机胺或氨基化 合物的13C-乳酸盐，优选TRIS-13C-乳酸盐或甲葡胺-13C-乳酸盐，如W0-A-2007/069909中 详细描述的那样，并通过引用结合进来。在最优选的实施方案中，使用13C-乳酸钠，更优选 地13C1-乳酸钠，最优选13C1-L-乳酸钠，作为为通过DNP方法得到超极化13C-乳酸盐的原料。为了通过DNP对13C-乳酸盐超极化，制备包含13C-乳酸盐或13C-乳酸和DNP试剂 的组合物。DNP试剂在DNP方法中起到决定性的作用，因为其选择对能够在13C-乳酸盐中达到 的极化水平具有主要的影响。已知多种DMP试剂，在W0-A-99/35508中称作“0MRI造影剂”。 如在 W0-A-99/35508、W0-A-88/10419、W0-A-90/00904, W0-A-91/12024、W0-A-93/02711 或 W0-A-96/39367中描述的基于氧的、基于硫的或基于碳的稳定三苯甲基自由基的使用在多 种不同样品中都导致高的极化水平。在优选实施方案中，本发明的方法中所用的超极化的13C-乳酸盐是由DNP得到的， 所用的DNP试剂是三苯甲基自由基。如上面简单提及的那样，DNP试剂(即三苯甲基自由 基)的大电子自旋极化通过接近电子Larmor频率的微波辐射转化为13C-乳酸盐或13C-乳 酸中的13C核的核自旋极化。微波通过e-e和e-n跃迁激发了电子和核自旋系统之间的联 系。对于有效DNP，即为了在13C-乳酸盐或13C-乳酸中达到高的极化水平，该三苯甲基自由 基必须是稳定的，且可溶解在这些化合物中，以实现13C-乳酸盐/13C-乳酸与该三苯甲基自 由基之间的紧密接触，这是前述电子和核自旋系统之间的联系所需要的。在优选实施方案中，该三苯甲基自由基是式⑴的基团
其中M表示氢或一种阳离子等价物；和Rl相同或不同，表示直链或支链的C1-C6烷基，任选被一个或多个羟基或-(CH2) n-X-R2基团取代，其中η为1、2或3;X 是 0 或 S ；和R2是直链或支链的C1-C4烷基，任选地被一个或多个羟基取代。在优选实施方案中，M表示氢或一种生理上可耐受的阳离子的等价物。术语“生理 上可耐受的阳离子”表示人或非人动物活体能耐受的阳离子。优选地，M表示氢或碱阳离子 (alkali cation)、铵离子或有机胺离子，例如甲葡胺。最优选地，M表示氢或钠。如果使用13C-乳酸盐作为为通过DNP方法得到超极化13C-乳酸盐的原料，Rl优选 相同，更优选是直链或支链的C1-C4烷基，最优选是甲基、乙基或异丙基；或者Rl优选相同， 更优选是取代有一个羟基的直链或支链的C1-C4烷基，最优选是-CH2-CH2-OH ；或者Rl优选 相同，表示-CH2-OC2H4OH。如果使用13C-乳酸作为为通过DNP方法得到超极化的13C-乳酸盐的原料，Rl相 同或不同，优选相同，优选表示-CH2-0CH3、-CH2-OC2H5, -CH2-CH2-OCH3、-CH2-SCH3^ -CH2-SC2H5 或-CH2-CH2-SCH3,最优选-CH2-CH2-OCH3t5前述式(1)的三苯甲基自由基可以如以下中的详细描述那样合成 W0-A-88/10419、W0-A-90/00904、W0-A-91/12024、W0-A-93/02711、W0-A-96/39367、 W0-A-97/09633, W0-A-98/39277 和 W0-A-2006/011811。对于DNP方法而言，制备原料13C-乳酸或13C-乳酸盐(以下称作“样品”)和DNP 试剂(优选三苯甲基自由基，更优选式(1)的三苯甲基自由基)的溶液。可以使用溶剂或溶 剂混合物来促进该DNP试剂在该样品中的溶解。然而，如果该超极化13C-乳酸盐意于用作 体内13C-MR检测的成像剂，优选将溶剂的量保持在最小值或如果可能则避免使用溶剂。为 了用作体内成像剂，该超极化13C-乳酸盐通常以相对高的浓度使用，即在DNP方法中优选使 用高浓度样品，因此优选将溶剂的量保持在最小值。在该文中，也重要地提及包含该样品的 组合物(即DNP试剂、样品和可能的溶剂)的质量保持尽可能小。如果在DNP方法之后使 用溶解将包含该超极化13C-乳酸或13C-乳酸盐的固体组合物转化为液态，例如用于使用其 作为用于13C-MR检测的成像剂，那么高质量将对溶解过程的效率具有负面影响。这是由于在溶解过程中对于给定体积的溶解介质，当组合物的质量增加时，组合物与溶解介质的质 量比降低。此外，使用某些溶剂可能需要在用作MR成像剂的超极化13C-乳酸盐递送到人或 非 人动物体之前将其去除，因为其可能不是在生理上可耐受的。如果使用13C-乳酸作为为通过DNP得到超极化的13C-乳酸盐的原料，优选制备 DNP试剂(优选三苯甲基自由基，更优选式(1)的三苯甲基自由基)在13C-乳酸中的溶液。 13C-L-乳酸和13C-D-乳酸的混合物在室温下是液体(13C-D/L-乳酸外消旋混合物具有约 17°C的熔点)或具有在纯异构体和外消旋物的熔点之间的熔点(即在17°C 53°C之间)。 如果使用在室温下为液体的13C-L乳酸和13C-D-乳酸的混合物，该DNP试剂优选溶解在所述 液体中，而不另外添加任何溶剂。然而，如果添加了溶剂，优选使用是良好的成玻璃材料的 溶剂，例如甘油。如果使用13C-L乳酸和13C-D-乳酸的混合物，或者如果使用13C-L乳酸或 13C-D-乳酸(两者都具有约53°C的熔点)，该混合物或该13C-L乳酸或13C-D-乳酸优选在轻 微加热下熔化，并将该DNP试剂溶解在该熔融的混合物或13C-L-乳酸或13C-D-乳酸中。优 选不添加溶剂。然而，如果添加溶剂，优选几乎不添加水和/或添加是良好的成玻璃材料的 溶剂，例如甘油。能够通过本领域已知的几种方法促进该化合物的紧密混合，例如搅拌、涡 流(摆轮式混合)或超声。如果使用在室温下为固体的13C-乳酸盐作为为通过DNP得到超极化13C-乳酸盐 的原料，必须添加溶剂以制备DNP试剂和该13C-乳酸盐的溶液。优选地，使用含水载体和最 优选的水作为溶剂。在一种实施方案中，将该DNP试剂溶解并然后将该13C-乳酸盐溶解在 该溶解的DNP试剂中。在另一实施方案中，将13C-乳酸盐溶解在该溶剂中，并然后将该DNP 试剂溶解在该溶解的13C-乳酸盐中。如果使用在第7页第5段中提及的13C-乳酸盐(即 13C-乳酸钠、包含选自由NH4+、K+、Rb+、CS+、Ca2+、Sr2+和Ba2+构成的组的13C-乳酸盐和有机胺 或氨基化合物的13C-乳酸盐)，不必添加成玻璃材料，因为包含这些13C-乳酸盐的组合物一 旦冷却/冷冻不会结晶。再次，能够通过本领域已知的几种方法促进该化合物的紧密混合， 例如搅拌、涡流或超声。如果本发明的方法中所用的超极化的13C-乳酸盐是通过DNP制备的，那么包 含13C-乳酸或13C-乳酸盐和DNP试剂的待极化的组合物可以进一步包括顺磁性金属离 子。已经发现顺磁性金属离子的存在可以使待通过DNP极化的化合物中极化水平提高，如 W0-A2-2007/064226中详细描述的那样，通过引用将其结合进来。术语“顺磁性金属离子” 表示以其盐和顺磁性螯合物(即包括螯合剂和顺磁性金属离子的化学个体，其中所述顺磁 性金属离子和所述螯合剂形成络合物)的形式的顺磁性金属离子。在优选实施方案中，该顺磁性金属离子是包含Gd3+作为顺磁性金属离子的化合 物，优选是包含螯合剂和作为顺磁性金属离子的Gd3+的顺磁性螯合物。在更优选的实施方 案中，所述顺磁性金属离子是可溶解和稳定在待极化的组合物中的。关于前述的DNP试剂，待极化的该13C-乳酸或13C-乳酸盐必须也与该顺磁性金属 离子紧密接触。用于DNP的包含13C-乳酸或13C-乳酸盐、DNP试剂和顺磁性金属离子的组 合物可以以几种方式得到。在第一种实施方案中，将该13C-乳酸盐溶解在适合的溶剂中以 得到溶液；可替代地，使用前页讨论的液体或熔融的13C-乳酸。向该13C-乳酸盐的溶液中 或向该液体/熔融的13C-乳酸中添加DNP试剂并溶解。该DNP试剂(优选是三苯甲基自由 基)可以作为固体或在溶液中添加，优选作为固体添加。在后续步骤中，添加该顺磁性金属离子。该顺磁性金属离子可以作为固体或在溶液中添加，优选作为固体添加。在另一实施方案中，将该DNP试剂和该顺磁性金属离子溶解在适合的溶剂中，并将该溶液添加到13C-乳 酸或13C-乳酸盐中。在另一种实施方案中，将该DNP试剂(或该顺磁性金属离子)溶解在 适合的溶剂中，并添加到13C-乳酸或13C-乳酸盐中。在后续步骤中，将该顺磁性金属离子 (或该DNP试剂)作为固体或在溶液中(优选作为固体)添加到该溶液中。优选地，将用于 溶解该顺磁性金属离子(或该DNP试剂)的溶剂的量保持在最小值。再次，能够通过本领 域已知的几种方法促进该化合物的紧密混合，例如搅拌、涡流或超声。如果使用三苯甲基自由基作为DNP试剂，这种三苯甲基自由基在该组合物中的适 合浓度为在用于DNP的所述组合物中的1 25mM，优选2 20mM，更优选10 15mM。如 果将顺磁性金属离子添加到该组合物中，这种顺磁性金属离子在该组合物中的适合浓度为 0. 1 6mM(金属离子)，优选0. 5 4mM的浓度。在制备包含13C-乳酸或13C-乳酸盐、DNP试剂和任选的顺磁性金属离子的组合物 之后，通过本领域中已知的方法将该组合物冷冻，例如通过将其在冷冻装置中、在液氮中冷 冻，或通过简单地将其放置在DNP极化器中，其中液氦将使其冷冻。在将组合物插入到极化 器中之前，该组合物可以任选地冷冻成“珠子”。这种珠子可以通过将该组合物逐滴添加到 液氮中而得到。已经观察到这种珠子更有效地溶解，如果极化较大量的13C-乳酸或13C-乳 酸盐，例如在意于将该极化的13C-乳酸盐用于体内13C-MR检测方法时，那么这尤其是相关 的。如果在该组合物中存在顺磁性金属离子，那么在冷冻之前可以将所述组合物脱 气，例如通过将氦气起泡通过该组合物(例如2 15min的时间)，但也能够通过其他已知 的通用方法实现脱气。该DNP技术例如是W0-A-98/58272和W0-A-01/96895中描述的，两者都通过引用 包括在此处。通常，在DNP工艺中使用中等或高强度的磁场和非常低的温度，例如通过在液 氦和约IT或更高的磁场中进行该DNP工艺。可替代地，可以使用于其中实现充分极化增强 的适当磁场和任何温度。在优选实施方案中，该DNP工艺是在液氦和约IT或更高的磁场中 进行的。适合的极化单元例如描述在W0-A-02/37132中。在优选实施方案中，该极化单元 包括低温恒温器和极化装置，例如位于由磁场产生装置(例如超导磁体)围绕的中心膛中 由波导管连接到微波源的微波腔。该膛垂直向下延伸到至少该超导磁体附近的区域P的水 平，此处磁场强度足够高足以使该样品核发生极化，例如1 25T。用于探针(即待极化的 冷冻组合物)的膛优选是可密封的，且能够抽空至低压，例如约1毫巴或更低的压力。在该 膛内可以包含探针引入装置，例如可去除的输送管，该管能够从该膛的顶部向下插入到区 域P中微波腔内的位置。用液氦将区域P冷却到足够低以使极化发生的温度，优选约0. 1 100K的温度，更优选0. 5 10K，最优选1 5K。该探针引入装置优选可在其上端以任意适 合的方式密封以在该膛中保留部分真空。探针保持容器，例如探针保持杯，能够可去除地安 装在该探针引入装置下端内。该探针保持容器优选是由具有低比热容和好的低温性质的轻 质材料(例如KelF(聚氯三氟乙烯)或PEEK(聚醚醚酮))制成，且其可以以使其能够容纳 多于一个探针的方式设计。将该探针插入到探针保持容器中，并浸没在液氦中，并用微波照射。该微波频率可 以由DNP试剂的EI3R线确定，其取决于该磁体的磁场，例如28. OGHz/T。通过调节最大NMR信号的频率可以测定最佳微波频率。优选地，该最佳微波频率对于充电到3. 35T的磁体是 约94GHz、无电到4T的磁体为110GHz、充电到5T的磁体为140GHz和充电到7T的磁体为 200GHz。根据探针尺寸，功率可以在50 200mW之间选择。如前所述通过例如获得在微波 照射过程中探针的固态13C-NMR信号，可以监控极化水平。通常，在显示NMR信号与时间的关 系图像中得到饱和曲线。因此，可以测定何时达到最佳极化水平。固态13C-NMR测试适合地 由使用低倾倒角的简单的脉冲获得NMR程序构成。将动态核极化核(即13C-乳酸或13C-乳 酸盐的13C核)的信号强度与DNP之前的13C-乳酸或13C-乳酸盐的13C核的信号强度进行 比较。然后由DNP前后的信号强度比计算极化率。在DNP过程之后，包含超极化的13C-乳酸或13C-乳酸盐的冷冻固体组合物从固态 转化为液态，即液化。这可以通过溶解在适合的溶剂或溶剂混合物(溶解介质)中或者通 过例如通过施加热形式的能量熔化该固体组合物而进行。优选溶解，且在W0-A-02/37132 中详细描述了溶解方法和适用于此的装置。W0-A-02/36005中例如也描述了熔化过程和适 用于熔化的装置。简要来讲，使用溶解单元/熔化单元，或者其与极化器物理隔离开，或者 其是包含极化器和溶解单元/熔化单元的装置的一部分。在优选实施方案中，在升高强度 的磁场中(例如在极化器内)进行溶解/熔化，以促进弛豫并保持最大超极化。场节点应 当避免，且尽管上述测定，低强度场仍可以导致改进的弛豫。
如果已经使用13C-乳酸盐作为用于动态核极化的原料且如果通过溶解将包含超 极化的13C-乳酸盐的固体组合物液化，那么含水载体，优选在生理上可耐受的且在药物学 上接受的含水载体(例如水)、缓冲溶液或盐水适用作溶剂，如果该超极化的13C-乳酸盐意 于用于体内13C-MR检测的成像介质，那么这是特别优选的。对于体外应用，也可以使用非水 溶剂或溶剂混合物，例如DMSO或甲醇，或包含含水载体和非水溶剂的混合物，例如DMSO和 水的混合物或甲醇和水的混合物。如果已经使用13C-乳酸作为用于动态核极化的原料，所得到的超极化的13C-乳酸 必须转化为13C-乳酸盐。如果通过溶解将包含超极化的13C-乳酸的固体组合物液化，那么 优选的溶解介质是含水载体，例如水或缓冲溶液，优选在生理上可耐受的缓冲溶液，或包括 含水载体，例如水或缓冲溶液，优选在生理上可耐受的缓冲溶液。术语“缓冲溶液”和“缓冲 液”在下文中可交换使用。在本申请的内容中，“缓冲液”表示一种或多种缓冲液，即也表示 缓冲液的混合物。优选的缓冲液是在生理上可耐受的缓冲液，更优选在约pH 7 8的范围内缓冲 的缓冲液，例如磷酸盐缓冲液(KH2P04/Na2HP04)、ACES、PIPES、咪唑 /HC1、BES、MOPS、HEPES、 TES, TRIS、HEPPS 或 TRICIN。为了将超极化的13C-乳酸转化为超极化的13C-乳酸盐，将13C-乳酸适宜地与碱反 应。在一种实施方案中，将13C-乳酸与碱反应以将其转化为13C-乳酸盐，然后添加含水载 体。在另一优选实施方案中，将含水载体和碱结合到一个溶液中，将该溶液添加到13C-乳 酸中，将其溶解并同时将其转化为13C-乳酸盐。在优选实施方案中，该碱是NaOH、Na2CO3或 NaHCO3的水溶液，最优选该碱是NaOH的水溶液。在另一优选实施方案中，该含水载体或在可适用的情况下该组合的含水载体/碱 溶液进一步包括一种或多种能够结合或络合游离顺磁性离子的化合物，例如螯合剂，例如 DTPA 或 EDTA。
如果通过DNP方法进行超极化，可以从包含超极化的13C-乳酸盐的液体中除去该 DNP试剂(优选三苯甲基自由基)和任选的顺磁性金属离子。如果该超极化的13C-乳酸盐 意于用于体内应用的成像介质中，那么优选除去这些化合物。如果13C-乳酸是用作用于DNP 的原料，那么优选首先将该超极化的13C-乳酸转化为13C-乳酸盐，以及在进行转 化之后，除 去该DNP试剂和任选的顺磁性金属离子。可用于除去三苯甲基自由基和顺磁性金属离子的方法是本领域中已知的，且详细 描述于 W0-A2-2007/064226 和 W0-A1-2006/011809 中。在优选实施方案中，本发明的方法中所用的超极化的13C-乳酸盐是由包含13C-乳 酸钠(优选13C1-乳酸钠，更优选13C1-L-乳酸钠)、式⑴的三苯甲基自由基和任选的顺磁 性螯合物(包含Gd3+)的组合物的动态核极化得到的。在该优选实施方案中，制备三苯甲基 自由基和(如果使用的)包含Gd3+的顺磁性螯合物的溶液。将该溶解的三苯甲基自由基和 任选的溶解的顺磁性螯合物添加到13C-乳酸钠中，优选将该组合物超声或摆轮式混合以促 进所有组分的均勻混合。依照本发明的方法的成像介质可以用作用于体外13C-MR检测的成像介质，例如在 细胞培养、身体样品、活体外组织或来自人或非人动物体的隔离器官中的13C-MR检测。为 此目的，该成像介质作为适用于添加到例如细胞培养、样品(例如尿、血或唾液)、体外组织 (例如生检组织)或隔离器官中的组合物而提供。除成像剂(即MR活化剂超极化的13C-乳 酸盐)之外，这种成像介质优选包括可与体外细胞或组织化验相容且适用于其的溶剂，例 如DMSO或甲醇或包含含水介质和非水溶剂的溶剂混合物，例如DMSO和水或缓冲溶液的混 合物或甲醇和水或缓冲溶液的混合物。如技术人员显而易见的那样，在药物学上可接受的 载体、赋形剂和配方助剂可以存在于这种成像介质中，但对于此目的而言并不是需要的。此外，依照本发明的方法的成像介质可以用作用于体内13C-MR检测(即在有生命 的人或非人动物上进行的13C-MR检测)的成像介质。为此目的，该成像介质必须适用于递 送到有生命的人或非人动物体内。因此，这种成像介质优选除成像剂(即MR活化剂超极化 的13C-乳酸盐)之外还包含含水载体，优选在生理上可耐受的且在药物学上可接受的含水 载体，例如水、缓冲溶液或盐水。这种成像介质可以进一步包括常规的药物学或兽医用载体 或赋形剂，例如配方助剂，例如稳定齐IJ、重量克分子渗透浓度调节齐 、溶解剂等，其是人用或 兽用药品中诊断组合物常用的。如果本发明的方法所用的成像介质用于体内13C-MR检测，即在有生命的人或非人 动物体内，所述成像介质优选通过肠胃外或优选静脉递送到所述体内。通常，检测中的身体 位于MR磁体中。专用的13C-MR RF-线圈定位以覆盖目标区域。成像介质的剂量和浓度将 取决于多个因素，例如毒性和递送途径。在递送后小于400s时，优选小于120s，更优选递送 后小于60s，特别优选20 50s时，施加MR成像序列，将目标体积以频率和空间选择的组合 方式编码。施加MR序列的精确时间非常依赖于目标体积和物种。在依照本发明的13C-MR检测方法中，优选检测13C-乳酸盐、13C-丙酮酸盐、13C-丙 氨酸和13C-碳酸氢盐的信号。当超极化的13C-乳酸盐或超极化的13C-丙酮酸盐用作成像剂 时，该MR可检测到的13C-标记化合物是相同的。这在方案1中针对13C1-乳酸盐和13C1-丙 酮酸盐进行显示，其中*表示13C-标记在方案1的左边，显示了超极化的13C1-丙酮酸盐 (粗体，母体化合物)及其代谢物13C-乳酸盐、13C-丙氨酸和13C-碳酸氢盐的MR可检测信号；在方案1的右边，显示了超极化的13C1-乳酸盐(粗体，母体化合物)及其代谢物13C-丙 酮酸盐的MR可检测信号。后者进一步代谢为13C-丙氨酸和13C-碳酸氢盐。
权利要求
使用包含超极化的13C 乳酸盐的成像介质的13C MR检测方法。
2.权利要求1的方法，其中检测13C-乳酸盐、13C-丙酮酸盐和13C-丙氨酸的信号，优选 检测13C-乳酸盐、13C-丙酮酸盐、13C-丙氨酸和13C-碳酸氢盐的信号。
3.权利要求1或2的方法，其中所述信号用于产生代谢曲线图。
4.权利要求3的方法，其中所述方法是体内13C-MR检测方法，以及所述代谢曲线图是 有生命的人或非人动物体的代谢曲线图。
5.权利要求3的方法，其中所述方法是体外13C-MR检测方法，以及所述代谢曲线图是 在细胞培养中的细胞、身体样本、活体外组织或隔离器官的代谢曲线图。
6.组合物，包含13C1-乳酸钠或13C1-乳酸、三苯甲基自由基和任选的顺磁性金属离子。
7.权利要求6的组合物，其中所述13C1-乳酸钠或13C1-乳酸是13C1-L-乳酸钠或 13C1-L-乳酸。
8.权利要求6和7的组合物，其中存在所述顺磁性金属离子，且其是包含Gd3+的顺磁 性螯合物。
9.权利要求6 8的组合物，其中所述三苯甲基自由基是式(1)的三苯甲基自由基
10.权利要求6 9的组合物，用于动态核极化。
11.组合物，包含超极化的13C1-乳酸钠或超极化的13C1-乳酸、三苯甲基自由基和任选 的顺磁性金属离子，其中所述组合物是由权利要求6 9的组合物的动态核极化得到的。
12.成像介质，包含超极化的13C1-乳酸钠，优选13C1-L-乳酸钠。
13.权利要求12的成像介质，用于权利要求1 5的方法中。
14.超极化的13C1-L-乳酸钠。
全文摘要
本发明涉及使用包含超极化的13C-乳酸盐的成像介质的13C-MR检测方法，以及涉及用于所述方法中的包含超极化的13C1-乳酸盐的成像介质。
文档编号G01N33/50GK101970014SQ200880100427
公开日2011年2月9日 申请日期2008年7月25日 优先权日2007年7月26日
发明者A·吉塞尔森, G·汉森, M·H·勒彻, M·卡尔森, P·R·詹森, R·因特詹特, S·曼森 申请人:通用电气医疗集团英国有限公司